[發(fā)明專利]K型接頭的雙光束激光焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210472385.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN102922136A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彥賓;馬國(guó)龍;李俐群;陶汪;章敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/20
• 分類號(hào): B23K26/20;B23K26/067
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 王艷萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接方法。

背景技術(shù)

在航空航天制造領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的對(duì)接、搭接、角接、端接以及T型接頭外，還存在特殊的K型接頭，該類型接頭在部件制造中應(yīng)用也較多。一般航空航天部件對(duì)加工精度的要求非常嚴(yán)格，由于構(gòu)成該接頭的的支板壁厚較薄，傳統(tǒng)的焊接方法，如弧焊等，由于熱輸入較大，焊接后很容易引起部件的局部變形，嚴(yán)重影響部件的尺寸精度，導(dǎo)致難以滿足使用要求。因此，對(duì)該種接頭形式一般采用激光焊接等高能束焊接的方法。而傳統(tǒng)單激光焊接很難滿足K型接頭對(duì)焊接質(zhì)量以及焊接效率的要求?，F(xiàn)有的單激光焊接在焊接該類型接頭時(shí)需要先后進(jìn)行三次焊接，由于焊縫先后凝固，首先進(jìn)行的焊接會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致焊接變形，影響接頭的裝配精度，不利于后續(xù)焊接。另外，對(duì)接頭先后進(jìn)行三次焊接，不僅焊接效率低，而且焊接工序多，影響焊接質(zhì)量的因素增多，焊接質(zhì)量不易控制。采用單激光焊接，其激光光斑直徑小，熱作用區(qū)域小，焊縫熔寬較小，易出現(xiàn)接合面未熔合的現(xiàn)象，大大影響焊接質(zhì)量。目前，現(xiàn)有的激光焊接方法不能很好地解決這種K型接頭形式的焊接問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有單激光焊接過程中存在的焊接效率低、焊縫應(yīng)力集中以及焊縫質(zhì)量差且不易控制的問題，提供了K型接頭的雙光束激光焊接方法。

K型接頭的雙光束激光焊接方法按以下步驟進(jìn)行：

應(yīng)用兩臺(tái)激光器分別發(fā)出主光束a及主光束b，將主光束a分成焊接光束11和焊接光束12，主光束b分成焊接光束21和焊接光束22，焊接光束11的聚焦斑點(diǎn)與焊接光束12的聚焦斑點(diǎn)并行排布，焊接光束11作用于支板1與底板3的交界區(qū)域A，焊接光束12作用于支板2與底板3的交界區(qū)域C，焊接光束21的聚焦斑點(diǎn)與焊接光束22的聚焦斑點(diǎn)并行排布且分布于支板1和支板2的交界面兩側(cè)，焊接光束21和焊接光束22作用于支板1和支板2的交界區(qū)域B；

所述焊接光束11與焊接光束12的光斑間距δ1為0.1mm～10mm，焊接光束21與焊接光束22的光斑間距δ2為0.1mm～10mm，且δ1＞δ2；

所述焊接光束11的能量變化范圍為主光束a的10～90％，焊接光束12的能量變化范圍為主光束a的90～10％；

所述焊接光束21的能量變化范圍為主光束b的10～90％，焊接光束22的能量變化范圍為主光束b的90～10％。

本發(fā)明方法在焊接過程中將兩臺(tái)激光器發(fā)出的主光束分別分成兩束焊接光束，得到兩組雙焦點(diǎn)焊接光束，所述兩束焊接光束在接頭處形成兩個(gè)聚焦光斑并行排列。其中一組雙焦點(diǎn)焊接光束并行排列于接頭兩側(cè)區(qū)域，另一組雙焦點(diǎn)焊接光束并行排列于接頭的中心區(qū)域。兩組雙焦點(diǎn)激光束同時(shí)施焊。

本發(fā)明方法通過兩組雙焦點(diǎn)焊接光束對(duì)該接頭一次焊接完成，大大簡(jiǎn)化了焊接工序，提高了焊接效率；同時(shí)影響焊接質(zhì)量的因素減少，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性提高。由于是一次焊接完成，焊縫同時(shí)冷卻，有利于減小焊縫應(yīng)力集中，控制焊接變形。作用于接頭中間區(qū)域的雙焦點(diǎn)焊接光束，由于光斑間距小，熱作用面積增加，產(chǎn)生能量耦合，不僅能夠提高能量利用率，而且焊縫的熔寬增大，接頭的接合面更容易熔合，對(duì)于提高焊接接頭的質(zhì)量非常有利。

本發(fā)明針對(duì)K型接頭形式的特點(diǎn)，采用雙光束激光焊接方法，具有焊接效率高、焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是實(shí)驗(yàn)一的焊接原理示意圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)二的焊接原理示意圖；

圖3是實(shí)驗(yàn)三的焊接原理示意圖；

圖4采用單光束焊接后K型接頭的焊縫形貌示意圖；

圖5是采用實(shí)驗(yàn)一的方法焊接后K型接頭的焊縫形貌示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式K型接頭的雙光束激光焊接方法按以下步驟進(jìn)行：

應(yīng)用兩臺(tái)激光器分別發(fā)出主光束a及主光束b，將主光束a分成焊接光束11和焊接光束12，主光束b分成焊接光束21和焊接光束22，焊接光束11的聚焦斑點(diǎn)與焊接光束12的聚焦斑點(diǎn)并行排布，焊接光束11作用于支板1與底板3的交界區(qū)域A，焊接光束12作用于支板2與底板3的交界區(qū)域C，焊接光束21的聚焦斑點(diǎn)與焊接光束22的聚焦斑點(diǎn)并行排布且分布于支板1和支板2的交界面兩側(cè)，焊接光束21和焊接光束22作用于支板1和支板2的交界區(qū)域B；

所述焊接光束11與焊接光束12的光斑間距δ1為0.1mm～10mm，焊接光束21與焊接光束22的光斑間距δ2為0.1mm～10mm，且δ1＞δ2；